INTEGRAÇÃO NA EQUIPA DE SUPORTE
DE FEATURECAM NA NORCAM
MIGUEL RUSSO PEREIRA RIBEIRO GRAÇA DISSERTAÇÃO DE MESTRADO APRESENTADA
À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM ENGENHARIA METALÚRGICA E DE MATERIAIS
ORIENTADOR:
Agradecimentos
Ao Professor Vítor Martins Augusto, por ter aceitado ser meu orientador e desta forma auxiliar-me na transição do meio académico para o meio empresarial e industrial.
Ao Engº Pedro Vieira de Castro, por permitir a realização do estágio na Norcam, assim como pela sua disponibilidade.
À Norcam e todos os seus colaboradores, pela forma como me receberam na empresa e pela disponibilização dos recursos necessários para a realização e conclusão deste trabalho. Ao Pedro Turner, da Norcam, pela colaboração e disponibilidade em partilhar o seu conhecimento.
Ao Engº Bruno Couto, da Norcam, pela colaboração e disponibilidade prestada. À Distrim 2, por ter disponibilizado os seus recursos.
Resumo
A realização do presente trabalho surge no âmbito da dissertação de mestrado para conclusão do Mestrado Integrado em Engenharia Metalúrgica e de Materiais, sob a forma de relatório de estágio, respeitante a um estágio curricular realizado em meio empresarial. Durante este período, foi possível consolidar e aprofundar a aprendizagem realizada durante o trabalho de seminário que precedeu, como forma de preparação, o presente estágio. Ao longo do documento estão relatadas as tarefas propostas e respetiva metodologia de resolução.
Foi proposto um estudo comparativo entre duas aplicações CAM, concretamente PowerMILL e FeatureCAM. Antes de dar início à tarefa, foi necessária a aprendizagem da última aplicação, de forma a tornar-se possível efetuar o estudo. O estudo consistiu na comparação de ferramentas de edição, tempos de programação e simulação, e análise de dois casos-tipo no que diz respeito ao preço, em grandezas percentuais, e instrução do utilizador. A implementação de um torno/fresa no grupo VANGEST surge como tarefa proposta perto do fim da duração do estágio. Inicialmente é efetuada a recolha da informação necessária, que inclui o tipo de máquina, controlador e pós-processador, seguindo-se as etapas de modelação em CAD de uma peça-teste e respetiva programação em FeatureTURN/MILL, e afinação de ambos ficheiros de simulação de máquina e pós-processador. Por fim, é abordada a metodologia utilizada para resolução das adversidades encontradas.
Considero que o resultado deste trabalho é uma boa ferramenta para a NORCAM, no que diz respeito ao aconselhamento dos produtos que melhor se adequam às necessidades dos clientes, tal como uma boa base bibliográfica para tomar conhecimento das situações que poderão ocorrer na implementação de um centro de maquinagem semelhante.
Abstract
This internship work was carried under a company environment, and is due to the final dissertation of a college course, thus representing the conclusion of the Master in Metallurgical and Materials Engineering, in FEUP – Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. During this time, the skills learned during the seminar work, previously done in anticipation to the current one, proved crucial to the realization of several tasks that permitted the growth of said skills, as well as the acquisition of new ones. Throughout this internship report are found the descriptions of given tasks along with the methodology used solving them.
A comparative study between two CAM softwares, namely PowerMILL and FeatureCAM was suggested. Before grasping this task, however, the learning of the latter software was required, and so it took place. The study consisted in the comparison of available editing tools, required times for programming and machining, and the analysis of two typical business scenarios regarding price – in percentage quantities – and operator skills. The opportunity of an implementation of a turn/mill in the VANGEST group arises near the end of the internship, and is carried through. Firstly, information regarding the kind of turn/mill, controller, and post-processor is gathered and is followed by the tridimensional CAD modelling of a work piece, for testing purposes, and then its programming in FeatureTURN/MILL. The fine-tuning of both Machine Design and post-processor files takes place. Lastly, the methodology used to solve encountered problems is addressed.
I believe that the outcome of this internship work is a good work tool for NORCAM, in that which regards the better counseling of its products, allowing to better suite customer needs, as well as a good bibliography resource regarding the kind of events that may take place during the implementation of a similar machine.
Índice
Resumo ... i
Abstract ... ii
Índice de figuras ... viii
Índice de tabelas ... x
Objetivo ...1
1 Introdução ...2
1.1 A empresa ...2
1.2 Enquadramento ...2
2 Estudo Comparativo PowerMILL Vs. FeatureCAM ...3
2.1 O que é o FeatureCAM ...3
2.1.1 Tecnologias baseadas em conhecimento ...3
2.2 O que são Características de Forma ...4
2.2.1 O que é o FeatureRECOGNITION ...4
2.2.1.1 Reconhecimento Automático de Características ... 5
2.2.1.2 Reconhecimento Interativo de Características ... 5
Automático ... 5
Superfície ... 5
Encadeamento ... 5
2.3 O que é o PowerMILL ...6
2.4 FeatureCAM Vs. PowerMILL: Como Escolher? ...6
2.4.1 Opções de edição ...6 2.4.1.1 PowerMILL ... 6 Editor de Padrão ... 6 Editor de Fronteira ... 6 Editor de Percurso ... 7 Editor de Curvas ... 7
Editor de Modelos Maquinados ... 7
Editor de Curvas ... 8
Editor de Superfícies... 8
Modelação de Sólidos ... 8
Criação de Geometria ... 8
Modo de Posicionamento do Cursor ... 9
2.4.2 Curva de Aprendizagem ...9
2.4.3 Qualidade dos Percursos ...9
2.4.3.1 Tipo de entradas ... 9
Desbaste ... 10
Acabamento ... 10
2.4.4 Zonas de excesso de carga ... 10
2.4.5 Movimentos aéreos ... 11
2.4.5.1 Opções de movimentos rápidos ... 11
2.4.5.2 Opções de retração ... 11
2.4.6 Qualidade do Desbaste e do Acabamento ... 11
2.4.7 Modelos Testados ... 12
2.4.7.1 Tempo de Programação e Tempo de Maquinagem ... 12
2.4.7.2 Modelo de Ensaio 1: PowerDrill ... 12
FeatureCAM... 13
PowerMILL ... 13
Considerações ... 13
2.4.7.3 Modelo de Ensaio 2: Cone com Bolsas ... 14
FeatureCAM... 14
PowerMILL ... 14
Considerações ... 14
2.4.7.4 Modelo de Ensaio 3: Handle... 14
FeatureCAM... 15
PowerMILL ... 15
Considerações ... 15
2.4.7.5 Modelo de Ensaio 4: BurnTool ... 15
FeatureCAM... 15
PowerMILL ... 15
Considerações ... 16
FeatureCAM... 16
PowerMILL ... 16
Considerações ... 16
2.4.7.7 Modelo de Ensaio 6: Peça_2 ... 16
FeatureCAM... 16
PowerMILL ... 17
Considerações ... 17
2.4.7.8 Modelo de Ensaio 7: Cinzeiro ... 17
FeatureCAM... 17
PowerMILL ... 18
Considerações ... 18
2.4.7.9 Modelo de Ensaio 8: Caixa_Furos ... 18
FeatureCAM... 18 PowerMILL ... 19 Considerações ... 19 2.4.8 Vantagens e Desvantagens ... 19 2.4.8.1 PowerMILL ... 19 2.4.8.2 FeatureCAM ... 20 2.4.9 Análise de Resultados ... 21
3 Caso Estudo: ETMA ... 25
3.1 A Empresa ... 25
3.2 O que é o Pós-Processamento ... 26
3.3 O que é o XBUILD ... 26
3.4 Situação ... 26
3.5 Resolução ... 27
4 Formação Avançada de FeatureCAM ... 28
4.1 Modelos de Resto ... 28
4.2 Macros ... 29
4.2.1 Ambiente Integrado de Desenvolvimento ... 30
4.2.2 Linguagem WinWRAP Basic ... 30
4.3.1 Princípios básicos de maquinagem por torno / torno de fresa ... 32 4.3.1.1 Componentes Principais ... 32 Carro ... 32 Bucha ... 32 Grampos ... 32 Torreta ... 32 4.3.1.2 Cinemática e Movimento ... 32
Movimento Principal ou de Corte ... 32
Movimento de Penetramento ... 33 Movimento de avanço ... 33 Cinemática ... 33 4.3.1.3 Operações realizáveis ... 34 Facejar ... 34 Torneamento Exterior ... 34 Torneamento Interior ... 34 Roscagem ... 34 Roscagem a Buril ... 35 Roscagem a Macho... 35 Sangrar ... 35 Ranhurar ... 35 Furação ... 35 Mandrilagem ... 36 Recartilhagem... 36
4.3.2 Funções Avançadas FeatureTURN ... 36
4.3.2.1 Sincronização ... 36 4.3.2.2 Torneamento em paralelo ... 36 4.3.2.3 Follow Turning ... 36 4.3.2.4 Mapeamento de Ferramentas ... 37 4.3.2.5 Enrolamento de características 2.5D ... 37 4.4 Maquinagem 5 - eixos ... 37 4.4.1 Maquinagem a 3 + 2 eixos ... 37 4.4.2 5 Eixos Contínuos ... 37 4.4.2.1 Estratégias de “Lead/Lean” ... 37 Ferramenta Fixa ... 38
To Point/Line/Curve ... 38 To Point ... 38 To Line ... 38 To Curve ... 38 From Point/Line/Curve ... 38 From Point ... 38 From Line ... 39 From Curve ... 39 4.4.2.2 Maquinagem Swarf ... 39 4.4.2.3 Enrolamento de características 2.5D ... 39
5 Implementação de um Torno/Fresa no Grupo VANGEST ... 40
5.1 A empresa ... 40
Distrim2 – Grupo VANGEST ... 40
5.2 Enquadramento ... 40
5.3 Preparação ... 40
5.3.1 A máquina, o controlador e o pós-processador ... 41
5.3.1.1 Tipo de Trabalho ... 41
5.4 Execução ... 41
5.4.1 Programação da peça em FeatureCAM ... 44
5.5 Adversidades Encontradas ... 45
5.5.1 Ficheiro Tridimensional da Máquina ... 45
5.5.1.1 Afinação do ficheiro “Machine Design” ... 46
5.5.2 Pós-Processador... 47
5.5.2.1 Afinação do Pós-Processador ... 48
5.5.2.2 Conteúdos Vazios ... 49
5.5.2.3 Contacto com a DELCAM ... 50
5.6 Considerações Finais ... 50
6 Conclusão ... 50
7 Bibliografia ... 52
Índice de figuras
Figura 2—1 – Exemplos do tipo de características existentes na peça representada. ______________________ 4 Figura 2—3: Grafíco representativo dos tempos do operador necessários na programação de cada modelo. _ 22 Figura 2—2: Gráfico representativo do tempo de maquinagem necessário, estimado pela simulação de cada aplicação CAM. ____________________________________________________________________________ 23 Figura 2—4: Fluxogramas representativos da situação na empresa. __________________________________ 27 Figura 2—5: Caixas de texto elaboradas na macro da formação avançada de FeatureCAM. _______________ 30 Figura 2—6: Exemplo da execução da macro. Em cima: elaboração dos círculos e indicação da profundidade. Em baixo: Características programadas após indicação da profundidade. ______________________________ 31 Figura 2—7: Esquema representativo da cinemático dos tornos/fresa. À esquerda: cinemática ortogonal. À direita: Cinemática tangencial. ________________________________________________________________ 33 Figura 2—8: Fachada da empresa Distrim 2. _____________________________________________________ 40 Figura 2—9: Desenho técnico da peça. __________________________________________________________ 42 Figura 2—10: Esquerda: Desenho da curva composta. Direita: obtenção de um sólido a partir da curva
composta desenhada. _______________________________________________________________________ 43 Figura 2—11: Modelo da peça: antes e depois das operações booleanas (cima e baixo, respetivamente). ____ 43 Figura 2—13: Hierarquia de relações Mestre/Escravo. _____________________________________________ 46 Figura 2—13: Carro (esq.); Bucha secundária (centro); Grampos (dir.) ________________________________ 46 Figura 2—15:Torreta com ponto de ãncora de ferramenta descentrado. ______________________________ 47 Figura 2—15: Simulação de Máquina. __________________________________________________________ 47 Figura 2—16: Código do "Ínicio do Programa", aberto na aplicação XBUILD. A vermelho, a categoria que necessita de alteração. ______________________________________________________________________ 48 Figura 2—17: Conteúdo inical da categoria “STOCKDIMS”. _________________________________________ 48 Figura 2—18: Conteúdo correto, na categoria "STOCKDIMS". _______________________________________ 49 Figura A - 1: Passo lateral em arco, no centro da figura. ____________________________________________ 53 Figura A - 2: Passo lateral direto/linear, a cor de laranja. ___________________________________________ 53 Figura A - 3: Entradas/Saídas em Mergulho. _____________________________________________________ 53 Figura A - 4: Entradas/Saídas em Rampa Helicoidal. _______________________________________________ 53 Figura A - 5: Entradas/Saídas em Rampa Linear. __________________________________________________ 53 Figura A - 6: Passo Lateral Linear. ______________________________________________________________ 54 Figura A - 7: Entradas/Saídas em Escadaria. _____________________________________________________ 54 Figura A - 8: Entradas/Saídas em Loop. _________________________________________________________ 55 Figura A - 9: Entradas/Saídas em todos os merguhos/retrações. Em cima, Linear. Em baixo, em Arco. _______ 55 Figura A - 10: Entradas/Saídas em todos os passos laterais, mergulhos e retrações. Em arco. ______________ 56 Figura A - 11: Menus PowerMILL. Tipo de Entradas e Saídas (esq.) e Tipo de ligações e movimentos rápidos (dir.) _________________________________________________________________________________________ 56
Figura A - 12: Cima (esq.) - Gráfico de esforço da ferramenta; Cima (dir.) - configuração da janela de medição de esforço; Baixo - Indicação do tipo de material no menu da ferramenta. _______________________________ 57 Figura A - 13: Esquemas representativos do plano Z de segurança, e conceitos de retração: Distância de
segurança (esq.) e Distância Relativa (dir.). ______________________________________________________ 58 Figura A - 14: Menus de confiuração das distâncias dos movimentos rápidos. __________________________ 58 Figura A - 15: Retração para o plano Z de segurnaça (esq.) ; Retração relativa (centro) ; Retração para a distância de mergulho (dir.) __________________________________________________________________ 59 Figura A - 16: Vistas do modelo PowerDrill. Topo, Laterais, Isométrica. ________________________________ 49 Figura A - 17: Simulação de máquina (esq.) e resultado final, com cores de ferramenta (dir.) ______________ 50 Figura A - 18: Resultados da simulação da maquinagem do modelo em PowerMILL._____________________ 51 Figura A - 19: Resultado da simulação de maquinagem do modelo em FeatureCAM (esq.) e simulação de máquina (dir.) _____________________________________________________________________________ 52 Figura A - 20: Resultado da Simulação do Modelo em PowerMILL. ___________________________________ 53 Figura A - 21: Resultado da Simulação do modelo em FeatureCAM. __________________________________ 54 Figura A - 22: Resultado da Simulação de Maquinagem do Modelo em PowerMILL. Erro gráfico de ViewMILL (esq. superior). _____________________________________________________________________________ 55 Figura A - 23: Erros de Leitura da superfície do modelo BurnTool. ____________________________________ 56 Figura A - 24: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em FeatureCAM. ____________________ 57 Figura A - 25: Resultado da SImulação de Maquinagem do Modelo em PowerMILL. _____________________ 58 Figura A - 26: Resultado da Simulação de Maquinagem do Modelo em FeatureCAM. ____________________ 59 Figura A - 27: Resultado da Simulação da Maquiangem do Modelo em PowerMILL. _____________________ 60 Figura A - 28: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em FeatureCAM. Imperfeições da
maquinagem das letras, em cima (dir.). _________________________________________________________ 61 Figura A - 29: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em PowerMILL. _____________________ 62 Figura A - 30: à esquerda: Programação efetuada pelo FeatureRECOGNITION. À direita: Resultado da Simulação da Maquinagem em FeatureCAM. Em baixo: Função PartCompare de cor verde, indicando coincidência com o modelo original. ____________________________________________________________________________ 63 Figura A - 31: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em PowerMILL. _____________________ 64 Figura A - 32: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em FeatureCAM. Em baixo, função
PartCompare de cor indicando coerência com o modelo original. ____________________________________ 65 Figura A - 33: Resultado da Simulação da Maquinagem do Modelo em PowerMILL. _____________________ 66 Figura A - 34: Cima, da esquerda para a direita: Perfil; Furação 8.5mm; Fresamento de caixas. Baixo, da esquerda para a direita: Sangramento; Roscagem interior. _________________________________________ 67 Figura A - 35: Cima, da esquerda para a direita: Perfil; Roscagem exterior(dois exemplos). Baixo: Furação 4.5mm. ___________________________________________________________________________________ 68 Figura A - 36: Resultado da Simulação de Maquinagem primária da peça. _____________________________ 69
Índice de tabelas
Tabela 1 - Tabela expositiva dos parâmetros testados na comparação das aplicações CAM. _______________ 12 Tabela 2- Tabela expositiva das operações de maquinagem da peça na Distrim 2, a cargo do operador
Objetivo
O estágio foi realizado no âmbito da dissertação do mestrado, e decorreu em ambiente empresarial, concretamente na NORCAM. Consistiu na realização de tarefas propostas pela empresa que requereram tirar partido tanto das competências até então adquiridas na área de CAD/CAM, como das que foram desenvolvidas ao longo sua duração – contribuindo assim para a familiarização com o ambiente empresarial.
Anteriormente ao estágio foi realizado um trabalho de seminário, no qual foram abordados com mais profundidade, em relação aos conteúdos até então assimilados durante o curso, as aplicações CAD/CAM, respetivamente PowerSHAPE e PowerMILL. O objetivo desse trabalho foi a preparação para o estágio através da aprendizagem das referidas aplicações CAD/CAM, uma programação de um modelo que necessitou das competências então trabalhadas, assim como realizar uma síntese bibliográfica de assuntos relacionados.
Por sua vez, o estágio teve como objetivo a integração na equipe de suporte técnico da Norcam, com foco especial na gama de produtos FeatureCAM, para a qual existiam recursos deficientes na empresa.
1 Introdução
1.1 A empresa
A Norcam – Engenharia e Design Industrial, criada em 1991, é uma empresa que se dedica à comercialização, implementação e desenvolvimento de soluções industriais CAD/CAM/CAE, prototipagem rápida, digitalizadores tridimensionais e outros meios tecnológicos avançados. Para responder às necessidades dos seus clientes, a Norcam conta com um conjunto de especialistas nas áreas de design industrial, CAD/CAM/CAE e CNC.
A Norcam dispõe de um vasto leque de produtos entre os quais: Delcam – soluções CAD/CAM e metrologia;
3D Systems – impressoras 3D; Creaform – scanners 3D portáteis;
Finite solutions – simulação de fundição;
Metronor – equipamentos de medição portátil para grandes volumes; Revware – braços MicroScribe para digitalização;
Para assegurar a satisfação dos seus clientes, é primordial assegurar uma assistência técnica de elevada qualidade, que engloba a formação, implementação e o suporte técnico.
1.2 Enquadramento
A Norcam dispõe de 6 engenheiros no departamento técnico, que juntos cobrem o conhecimento de toda a gama de produtos, com exceção do FeatureCAM. O FeatureCAM é composto por vários módulos e foi introduzido na rede de distribuição da Delcam há relativamente pouco tempo, pelo que ainda não existe muito conhecimento técnico na Norcam.
Neste âmbito foi proposto a dedicação do estagiário a este produto, com vista a poder fazer o suporte pré- e pós-venda dos diferentes módulos de FeatureCAM. Isto implicou não apenas uma formação profunda do FeatureCAM, mas também a exploração das suas funcionalidades. Concretamente existiu na Norcam a necessidade de posicionar no mercado o FeatureCAM, na vertente de fresamento, comparativamente com o PowerMILL.
2 Estudo Comparativo PowerMILL Vs.
FeatureCAM
Durante o estágio, a Norcam propôs um estudo comparativo entre as duas aplicações CAM que tem ao dispor – PowerMILL e FeatureCAM - de forma a tornar evidente o tipo de trabalho ao qual cada uma está melhor adaptada, e, deste modo, melhorar a capacidade de resposta aos seus clientes na área da maquinagem de componentes.
O estudo que se segue é fruto dessa proposta.
2.1 O que é o FeatureCAM
O FeatureCAM é uma aplicação CAM (Computer Aided Manufacturing), da DELCAM, de fácil utilização para fresadoras e centros de maquinagem, assim como para máquinas de electroerosão por fio. Os seus principais focos são a utilização de tecnologias baseadas em conhecimento, o feedback gráfico, o reconhecimento automático de características de forma, a seleção automática de ferramenta, as bases de dados padrão, e a personalização de pós-processadores, que, conjuntamente, contribuem para uma interface amigável para o utilizador(1).
2.1.1
Tecnologias baseadas em conhecimento
Algumas estratégias de aplicações CAM para a criação de percursos de maquinagem utilizam Tecnologia Baseada em Conhecimento (TBC), que se traduz na integração direta das informações de maquinagem na própria aplicação.
As aplicações CAM baseadas em operações oferecem pouca ou nenhuma TBC – exigem que o utilizador siga vários passos para que consiga maquinar uma determinada peça. Esses passos incluem selecionar o tipo de operação a utilizar, selecionar/criar as respetivas fronteiras de maquinagem (se necessárias), o tipo de percurso, selecionar manualmente ferramentas e parâmetros de corte: avanços, velocidades, passo lateral e passo vertical. Nestes casos, todos os passos mencionados devem ser repetidos para cada operação da peça.
No caso do FeatureCAM, está-se perante uma aplicação CAM baseada em características de forma, pelo que tira partido de um conjunto de características maquináveis inter-relacionadas de forma a descrever uma peça inteira. São aplicadas regras e preferências de maquinagem pré-definidas pelo utilizador – com recurso à TBC – visando tornar todo o processo mais eficiente e automatizado. Essas regras e preferências incluem: como e onde deve ocorrer a remoção de material, profundidade de corte, uso de corte concordante, operações de pontear ou centrar, e estratégias preferidas de maquinagem para desbaste e
acabamento. Escolhendo um tipo de material previamente definido e parametrizado pelo utilizador, a aplicação CAM seleciona as ferramentas mais apropriadas, calcula avanços e velocidades e gera automaticamente o código NC(1).
2.2 O que são Características de Forma
No mundo CAM, entende-se por característica de forma (Feature, do anglo-saxónico) como sendo uma entidade inteligente a partir do qual um utilizador se serviria para criar no material a ser maquinado uma determinada forma, como por exemplo, uma Face, uma Lateral, uma Cavidade, um Furo, um Chanfro, ou um Postiço. Na figura 2-1, encontram-se destacadas, a título de exemplo, algumas características da peça ilustrada. Entendem-se características como entidades inteligentes uma vez que não só descrevem uma forma, mas também são constituídas por uma ou mais operações associativas que descrevem o método preferido de corte dessa forma na máquina onde será maquinada a peça pretendida(1).
2.2.1
O que é o FeatureRECOGNITION
O FeatureCAM possui uma função de reconhecimento automático de Características de um modelo sólido, denominado por FeatureRECOGNITION. Esta função analisa e extrai as
geometrias, curvas e dimensões respetivas às características do modelo sólido, e reúne-as sob a forma de operações que servirão para maquinar o modelo pretendido(2).
O FeatureRECOGNITION tem duas formas distintas de operar: ou através do reconhecimento automático de características (RAF), ou através do reconhecimento interativo de características (RIF), que serão em seguida abordadas.
2.2.1.1 Reconhecimento Automático de Características
O Reconhecimento Automático de Características (RAF) pode ser usado imediatamente após a importação do modelo sólido e definição do respetivo bloco e plano de trabalho. Esta forma de reconhecimento de características examina o modelo e procura por planos na peça, e, seguidamente, cria características dividindo o modelo em camadas horizontais nesses planos e determina automaticamente o lado correto da peça, isto é, de que lado a ferramenta deve estabelecer contacto. O RAF permite uma programação extremamente rápida de uma determinada peça, já que o utilizador intervém com o mínimo de informação, o que, em contrapartida, pode resultar no percurso de maquinagem criado não ser o mais eficiente, ou estar totalmente de acordo com as expectativas do utilizador(2).
2.2.1.2 Reconhecimento Interativo de Características
O Reconhecimento Interativo de Características (RIF) possui três tipos de estratégias disponíveis, sendo estes o reconhecimento por tipo de característica, o reconhecimento através de superfícies, e o reconhecimento por encadeamento. Fica ao critério do utilizador qual o tipo de estratégia mais vantajosa, mediante a natureza da característica a extrair do modelo(2).
Automático
Esta forma de reconhecimento procura no modelo sólido um tipo de característica especificada pelo utilizador.
Superfície
Com o reconhecimento de superfícies ou faces, é possível extrair informações como a profundidade e contornos das superfícies selecionadas.
Encadeamento
Com base no reconhecimento por encadeamento, é possível obter características através do perfil de uma camada horizontal definida pelo utilizador no modelo.
2.3 O que é o PowerMILL
O PowerMILL é uma aplicação CAM tridimensional que permite a programação de percursos de maquinação através da simulação das diversas operações de maquinagem a serem realizadas, com a possibilidade de definir o tipo de ferramentas e a estratégias que serão utilizadas no centro de maquinagem. O facto desta aplicação CAM possuir módulos que oferecem forte compatibilidade com centros de maquinagem com 5 eixos, distingue-o no respetivo mercado(3).
2.4 FeatureCAM Vs. PowerMILL: Como Escolher?
A Norcam propôs um estudo comparativo entre duas aplicações CAM, PowerMILL e FeatureCAM, do ponto de vista de um utilizador recentemente iniciado nessas mesmas aplicações, de forma a garantir a máxima imparcialidade. Desta forma, fatores como a curva de aprendizagem e facilidade de interação podem ser incluídos na análise. O FeatureCAM contém também módulos para torneamento e erosão por fio. Porém foi só analisado o módulo para fresagem 3 e 5 eixos, para ser equiparável ao PowerMILL.
Todas as figuras referentes a esta secção estão incluídas em anexo.
2.4.1
Opções de edição
2.4.1.1 PowerMILL
O PowerMILL dispõe de diversas opções de edição dos elementos que podem constituir um projeto(3)(4):
Editor de Padrão
A edição de padrões disponibiliza a inserção de segmentos de curva, curvas compostas, fronteiras ou percursos na criação de um novo padrão ou um já existente; a geração de um padrão entre duas curvas existentes (sentidos transversal ou longitudinal quer uni ou bidirecionais, com padrão trocoidal, ou padrão offset); assim como opções de transformação (translação, rotação, espelhar, escalar, offset, criação de padrões) e iniciar o editor de curvas.
Editor de Fronteira
A edição de fronteiras permite a criação de diferentes tipos de fronteiras (p.ex. bloco, superfícies selecionadas, rasa, silhueta, ou definida pelo utilizador); a aquisição de elementos para a fronteira ativa (um padrão, outra fronteira, um percurso, ou um modelo);
transformação de fronteiras (translação, rotação, espelhar, escalar, offset, criação de padrões); e iniciar o editor de curvas.
Editor de Percurso
A barra de ferramentas de edição de percurso exibe uma série de ferramentas como transformação (translação, rotação, espelhar, criação de padrão); limitação do percurso (por um plano, um polígono, ou uma fronteira); divisão do percurso (segundo um ângulo, uma direção, por tempo, ou por comprimento); alteração dos pontos iniciais; edição do eixo da ferramenta; re-ordenação do percurso (inversão de direção e/ou ordem das pistas, de forma a reduzir elevações); e opções de visualização.
Editor de Curvas
A interface gráfica do editor de curvas consiste numa barra de ferramentas, com uma diversidade de funções à disposição, como inverter a orientação do segmento; diferentes métodos de limitação de curvas; segmentação de curvas; ajustamento de curvas; diferentes modos de transformação (translação, rotação, espelhar, escalar, offset, criação de padrões); projeção de curvas sobre uma superfície para a criação de padrões; modificação da cor dos segmentos; criação de pontos; criação de segmentos de linha; criação de círculos, arcos, e fillets; e criação de curvas Bezier.
Editor de Modelos Maquinados
O editor de modelos maquinados permite escolher o estado a ser visualizado do modelo ativo; adicionar bloco, percurso e/ou ferramenta ativa; remover estado atual; e visualizar o modelo maquinado ativo como modelo de arames.
2.4.1.2 FeatureCAM
O FeatureCAM tem um leque de ferramentas de edição e construção que permitem e auxiliam a construção de geometria auxiliar, conforme a necessidade da existência destas num determinado projeto(1)(5).
Curvas e Superfícies
É possível criar curvas através de uma série de métodos diferentes:
Splines e Interpolação - Cria uma curva contínua e suavizada ao longo de um determinado
número de pontos; Função - Cria uma figura através de relações matemáticas definidas pelo utilizador; Texto - Cria curvas baseadas em texto a partir de qualquer font instalada no Windows; Elipse - Cria uma curva elíptica no plano do sistema de coordenadas atual; Retângulo - Cria uma curva retangular no plano do sistema de coordenadas atual; Engrenagem - cria uma curva bidimensional do perfil de uma engrenagem.
Editor de Curvas
É possível também a criação de curvas a partir de outras curvas:
Juntar curva; inverter o sentido; criar uma curva por offset de outra curva; projetar para o sistema de coordenadas atual; extraír uma curva a partir de uma font de um texto existente; suavizar uma curva; criar curvas múltiplas através da junção de mais curvas. A criação de curvas a partir de superfícies também é possível: a partir da fronteira de uma determinada superfície; a partir da interseção de duas superfícies; de uma extremidade trimada; a partir da isolinha de uma superfície; a projeção de uma curva numa superfície; através das extremidades de uma superfície; projetar uma superfície para o sistema de coordenadas atual; e criar uma curva a partir de uma superfície de revolução.
Editor de Superfícies
Assim como a criação de superfícies:
Quer através de superfícies primitivas, quer a partir de curvas, ou a partir de outras superfícies. As ferramentas de criação de superfícies a partir de curvas incluem superfícies de revolução; superfícies de extrusão. Por sua vez, as ferramentas de criação de superfícies a partir de outras superfícies incluem a superfície derivada de uma região de outra superfície; inversão de superfície; a partir de um offset; extensão de uma superfície; limitação uma superfície por uma curva ou outra superfície; separação de uma superfície; criação de fillets entre superfícies; e modificação de superfície.
Modelação de Sólidos
Ao tirar partido do módulo para modelação de sóldos em FeatureCAM, é possível a criação de sólidos base (paralelepípedos, cones, esferas, cilindros) e executar uma série de operações booleanas de forma a obter novos sólidos. A criação de sólidos de pode efetuada a partir de curvas – extrusão, revolução, curvas separadas, ou arraste – ou a partir de superfícies ou outros primitivos – costura de entidades, características 2.5D. É ainda possível editar os sólidos criados de diversas formas, incluindo a criação de fillets; atribuição de forma segundo uma curva; ou remoção de uma superfície. Desta forma, é possível efetuar alterações a um modelo de uma determinada peça na própria interface do FeatureCAM, sem recurso a outras aplicações CAD.
Criação de Geometria
A nível de geometria, as ferramentas disponíveis no FeatureCAM consistem na criação de pontos; na criação de linhas (entre dois pontos, linhas conectadas, horizontal ou vertical através de um ponto, através de um ponto segundo um ângulo, ou por offset); criação de círculos (definição de centro, raio, diâmetro, tangente, dois ou três pontos); criação de
fillets e chanfres; criação de arcos (2 e 3 prontos, centro, raio, início, fim); inserção de
cotas e texto; limitação de geometrias; e encadeamento de curvas.
Modo de Posicionamento do Cursor
O modo de posicionamento pode ser configurado de diferentes maneiras: o cursor pode ser configurado para ser posicionado sobre a grelha do sistema de coordenadas atual; sobre os pontos pertencentes a uma determinada geometria; sobre os pontos finais; sobre os pontos médios; sobre os pontos de secções equidistantes; sobre intersecções; no centro de um arco; num quadrante de um círculo; sobre um objeto; na tangente de um objeto; ou sobre um percurso.
2.4.2
Curva de Aprendizagem
A aprendizagem da aplicação PowerMILL teve uma duração de aproximadamente seis meses, durante o trabalho de seminário. A curva de aprendizagem PowerMILL, ao longo da sua formação, pode-se classificar inicialmente como suave até um nível intermédio A partir de metade torna-se mais íngreme devido à complexidade crescente de algumas configurações e estratégias existentes.
A aprendizagem da aplicação FeatureCAM teve uma duração de aproximadamente três meses, e a curva de aprendizagem pode-se classificar como intermédia durante toda a formação.
2.4.3
Qualidade dos Percursos
2.4.3.1 Tipo de entradas
Em PowerMILL, o tipo de entradas foi estudado no trabalho de seminário(4), realizado como preparação para encarar o estágio na Norcam. Como tal, não serão abordados com o mesmo detalhe verificado em relação à aplicação FeatureCAM.
Em FeatureCAM, é possível controlar os percursos, tanto em operações de desbaste como de acabamento, quanto ao passo lateral, e ao tipo de entrada e saída, e respetiva frequência de utilização. É ainda possível parametrizar cada uma destas opções quanto aos ângulos máximo e mínimo, comprimento – no caso de movimentos lineares – e diâmetro – no caso de arcos.(1)
De forma a não exceder o limite de páginas permitido ao corpo do relatório, encontram-se, em anexo, as figuras A-1 a A-11, que representam os seguintes tipos de entradas e saídas.
Desbaste
Passo lateral: Direto Arco Entradas/Saídas: Mergulho Rampa o Linear o HelicoidalAcabamento
Passo lateral: Direto Escadaria Loop Entradas/Saídas: Frequência o Em todos os mergulhos/retrações o No primeiro mergulho e na última retraçãoo Em todos os passos laterais, mergulhos e retrações Tipos de entradas/saídas
o Rampa em arco o Linear
Em PowerMILL, apesar de oferecer mais personalização, o tipo de entradas/saídas e ligações não difere significativamente das opções disponíveis em FeatureCAM. A figura A-11, também em anexo, mostra as opções selecionáveis nos menus do PowerMILL. Uma vez mais, recomenda-se a consulta do trabalho de seminário realizado anteriormente, uma vez que incide com bastante mais profundidade em PowerMILL(4).
2.4.4
Zonas de excesso de carga
Em PowerMILL, não é possível estimar a carga exercida na ferramenta em determinada altura. O mesmo não sucede em FeatureCAM – a aplicação possui um simulador de carga da ferramenta, que usufrui da Tecnologia Baseada em Conhecimento: depende dos parâmetros do material da peça que está a ser maquinada, assim como do tipo de ferramenta e respetivo material, em conjugação com os parâmetros de corte – velocidades de avanço e alimentação. Este simulador consiste numa janela que apresenta um gráfico tempo/potência, e cujas configurações incluem mostrar um aviso e/ou interromper a simulação quando for excedido o limite de potência indicado pelo utilizador, conforme observável na figura A-12, em anexo.
2.4.5
Movimentos aéreos
Em FeatureCAM os movimentos aéreos e alturas de segurança são controláveis, quer de um modo geral nos atributos de maquinagem, quer individualmente em cada operação, conforme representado nas figuras A-13, A-14, e A-15, respetivamente, em anexo.
2.4.5.1 Opções de movimentos rápidos
Plano Z de segurança: a mínima distância de segurança, em Z, a partir da qual podem ser executados movimentos rápidos
Distância Z Rampa: a distância, em Z, a partir da qual são iniciados os movimentos de rampa durante um mergulho.
Distância Mergulho: A distância acima da característica a partir da qual a ferramenta começa o mergulho.
2.4.5.2 Opções de retração
Retração para o plano Z de segurança: sempre que a ferramenta retrai, será sempre para a distância definida para o plano Z de segurança
Retração relativa: sempre que a ferramenta retrai, será sempre o mínimo em relação à superfície atual para que consiga executar o percurso seguinte, acrescido do valor de tolerância especificado
Retração para a distância de mergulho: a retração da ferramenta após corte será para a distância de mergulho – ou seja, uma distância inferior à do plano Z de segurança.
De um modo geral, a personalização destes parâmetros é a mesma em ambas as aplicações – alguns parâmetros exibem nomes diferentes e desempenham as mesmas funções – pelo que este fator não é decisivo na escolha da aplicação a empregar num determinado trabalho.
2.4.6
Qualidade do Desbaste e do Acabamento
O mesmo modelo, programado com as mesmas estratégias, ferramentas e parâmetros de corte, pode exibir aparências diferentes numa e noutra aplicação CAM. Tomando o exemplo do PowerMILL, a simulação da peça acabada é desenhada através do ViewMILL que tem diversos níveis de visualização – inclusive renderização de superfícies refletoras, para máxima qualidade gráfica. Já em FeatureCAM, a simulação não requer um poder gráfico tão exigente como em PowerMILL, pelo que a janela de simulação é dinâmica – permitindo assim movimentação e rotação da peça, enquanto decorre a própria simulação – e a qualidade gráfica não sugere o mesmo grau de “realidade” que se verifica na aplicação anterior.
Por estas razões, a qualidade final das operações é, em última análise, algo que só consegue ser comparável empiricamente – requer a avaliação física de uma peça maquinada.
2.4.7
Modelos Testados
Foram testados oito modelos em ambas as aplicações CAM. De forma a promover a fiabilidade da comparação foram utilizados, a não ser quando especificado, os mesmos conjuntos de ferramentas, assim como as mesmas velocidades de corte, mergulho, e rotação.
2.4.7.1 Tempo de Programação e Tempo de Maquinagem
Todos os modelos foram programados com parâmetros de corte idênticos – velocidades de avanço, diâmetros e comprimentos de ferramenta – e no mesmo computador, de forma a possibilitar uma comparação entre aplicações equilibrada. Na tabela 1, encontra-se exposta a relação entre modelo, aplicação CAM, e respetivos tempos de programação e simulação.
Tabela 1 - Tabela expositiva dos parâmetros testados na comparação das aplicações CAM.
Modelo
FeatureCAM PowerMILL
Programação Simulação (estimado) Programação Simulação (estimado)
PowerDrill 50min 14h07min 40min 13h45min
Cone c/bolsas 35min 8h52min 21min 9h48min
Handle.dgk 20min 1h49min 20min 3h17min
BurnTool 30min 6h31min 21min 7h45min
Peça_1 53min 6h26min 1h20min 7h36min
Peça_2 4h00min 10h14min 1h20min 6h49min
Cinzeiro 25min 23min 50min 27min31
Caixa_furos 6min 2h07min 40min 2h09min
2.4.7.2 Modelo de Ensaio 1: PowerDrill
O primeiro modelo testado consistiu numa placa molde denominada “PowerDrill”, conforme representado pela figura A-16, em anexo.
FeatureCAM
O modelo PowerDrill foi importado como modelo sólido para o FeatureCAM. Inicialmente, recorreu-se ao FeatureRECOGNITION para o reconhecimento automático de características. Porém, os resultados não foram satisfatórios devido à incapacidade de reconhecer corretamente a forma das características a maquinar, e, também, à inadequada sugestão de ferramentas para esse efeito.
Mediante essa situação, foi efetuada a programação manual do modelo, com recurso a 11 estratégias no total, que permitiram um resultado satisfatório na simulação. No entanto, verificaram-se alguns contratempos que requereram bastantes ajustes em determinadas estratégias. Entre os contratempos destacam-se a existência de invasões não detetadas pela simulação, assim como zonas acabadas retrabalhadas por acabamentos de outras zonas, destruindo assim as primeiras. Ambos estes problemas foram corrigidos com a marcação de superfícies de verificação nas opções das estratégias problemáticas. Contudo, mostrou-se uma tarefa extremamente consumidora de tempo, na medida em que a construção do próprio modelo, por ser em superfícies, (e algumas apresentarem má qualidade), continha superfícies críticas para verificação gravemente segmentadas. A figura A-17, em anexo, demonstra o resultado obtido.
PowerMILL
A programação do percurso de maquinagem em PowerMILL consistiu em 11 estratégias, de forma a obter um resultado satisfatório na simulação da maquinagem. De um modo geral, não se verificaram contratempos na programação do percurso. A aplicação leu o modelo com mais êxito do que a anterior, e não se verificaram adversidades no cálculo das estratégias necessárias. A figura A-18, em anexo, demonstra o resultado obtido.
Considerações
O tempo de operador em PowerMILL mostrou-se menos demorado que em FeatureCAM. No entanto verificaram-se algumas particularidades que devem ser mencionadas: em PowerMILL foi necessária a programação de fronteiras para limitar cada estratégia de acabamento, o que, naturalmente consome algum tempo, ao passo que em FeatureCAM, o cálculo de fronteiras é automático, bastando selecionar as zonas pretendidas para a estratégia; em FeatureCAM foi necessário realizar diversos ajustes em determinadas estratégias problemáticas, o que consome algum tempo também, situação que não se verifica em PowerMILL.
2.4.7.3 Modelo de Ensaio 2: Cone com Bolsas
O segundo modelo testado em ambas as aplicações foi modelado em sólidos, com recurso a operações booleanas, em PowerSHAPE, uma aplicação CAD híbrida da Delcam. Foi realizado com o objetivo de servir de modelo teste ao desempenho da programação de percursos de maquinagem a 5 eixos posicionais, também denominado por maquinagem 3 + 2, em ambas as aplicações CAM.
FeatureCAM
A programação do Cone com Bolsa em FeatureCAM consistiu na elaboração de 7 estratégias para obter um resultado satisfatório na simulação da maquinagem. A utilização do FeatureRECOGNITION não se mostrou vantajosa neste caso, uma vez que o reconhecimento das bolsas não foi executado com sucesso, resultando em invasões severas no modelo, optando-se então por uma maquinagem manual das entidades pretendidas. Essa maquinagem mostrou-se bastante simples de programar, porém houve adversidades que, ainda que ultrapassáveis, constituíram uma quebra na produtividade: os modos de posicionamento do cursor mostraram-se ineficazes no reconhecimento da superfície de cada bolsa, o que dificultou o posicionamento de cada setup para a maquinagem das mesmas. A figura A-19, em anexo, demonstra o resultado obtido.
PowerMILL
A programação do Cone com Bolsas em PowerMILL foi elaborada com recurso a 7 estratégias, de forma que a simulação apresentasse um resultado satisfatório. Não foram verificadas adversidades na programação das estratégias de maquinagem. Contudo, foi mais uma vez necessária a elaboração de fronteiras, neste caso em torno das bolsas. O resultado obtido está representado pela figura A-20, em anexo.
Considerações
O tempo de operador em PowerMILL verificou-se inferior ao do necessário para maquinar o modelo satisfatoriamente em FeatureCAM. Isto deveu-se, essencialmente, ao modo de orientação dos eixos posicionais, sendo que em FeatureCAM as etapas necessárias para criar um setup a partir do qual seriam calculadas as estratégias orientadas nesse eixo são mais demoradas do que em PowerMILL, no qual o alinhamento dos eixos posicionais é efetuado através da colocação de planos de trabalho, de forma extremamente simples e expedita. A elaboração de fronteiras não constituiu, neste caso, um consumo de tempo significativo.
2.4.7.4 Modelo de Ensaio 3: Handle
O terceiro modelo testado consistiu numa pega dentada, com uma geometria bastante simples, apresentando uma ligeira contra-saída nas extremidades.
FeatureCAM
A programação do modelo através do FeatureCAM não apresentou dificuldades. O FeatureRECOGNITION não agilizou o processo, pelo que se optou pela programação manual com 6 estratégias. O resultado obtido está demonstrado na figura A-21, em anexo.
PowerMILL
O modelo não constituiu nenhuma adversidade durante a programação, apesar da necessidade de criação de fronteiras para isolar algumas estratégias. Na figura A-22, é possível observar o resultado obtido.
Considerações
A programação da maquinagem deste modelo é obtida em ambas as aplicações sem obstáculos significativos. Por outro lado, a simulação de maquinagem em PowerMILL estima uma duração significativamente superior à realizada em FeatureCAM. Isto pode dever-se a diferenças entre as aplicações no cálculo dos percursos de maquinagem.
2.4.7.5 Modelo de Ensaio 4: BurnTool
O quarto modelo a ser testado, denominado “BurnTool”, trata-se de uma placa molde, à semelhança do primeiro modelo testado, no entanto com um desenho diferente.
FeatureCAM
A programação da maquinagem do modelo BurnTool requereu 11 estratégias de forma que a simulação apresentasse um resultado satisfatório. O modelo foi importado sob a forma de superfície, e depois como sólido na tentativa de resolver um erro de leitura das superfícies, conforme apresentado na figura A-23 e também para ser possível utilizar o reconhecimento automático de características. Porém, o erro manteve-se em ambas as situações.
A programação das 11 estratégias diz respeito à programação manual, que foi o método escolhido uma vez que permitiu ultrapassar o erro de leitura da superfície no postiço. O resultado está em anexo, na figura A-24.
Foi também utilizado o FeatureRECOGNITION, que permitiu obter uma programação satisfatória de algumas zonas do modelo, nomeadamente um facejamento, o desbaste e a cavidade com o RAF, e o RIF para a superfície em torno da bolsa, e para a superfície em torno do postiço. As restantes superfícies não apresentaram reconhecimento satisfatório.
PowerMILL
Em PowerMILL, a programação foi efetuada com recurso a 11 estratégias. Não foram verificadas adversidades durante todo o processo. O resultado está demonstrado na figura
Considerações
O tempo de operador em PowerMILL mostrou-se ser inferior ao necessário em FeatureCAM, apesar da necessidade de definição de fronteiras nas diferentes estratégias. Este facto advém essencialmente da leitura do modelo ser incorreta em FeatureCAM, havendo necessidade de realizar ajustes nas operações respeitantes às zonas afetadas, e também por existirem superfícies bastante segmentadas na cavidade, o que torna a sua seleção um processo mais demorado. Por outro lado, verificou-se que a utilização do FeatureRECOGNITION permitiu ultrapassar com eficácia a segmentação das superfícies existentes na cavidade.
2.4.7.6 Modelo de Ensaio 5: Peça_1
O quinto modelo, peça_1, apresenta uma combinação de geometrias simples, e mais complexas, pelo que se torna um modelo de teste interessante.
FeatureCAM
A programação da maquinagem do modelo Peça_1 em FeatureCAM foi realizada com recurso a 5 estratégias. O FeatureRECOGNITION pode ser aplicado no reconhecido das características de Lateral nos cantos do modelo. Porém, no centro, não se revela uma boa solução. O resultado encontra-se ilustrado na figura A-26, em anexo.
PowerMILL
Em PowerMILL, a programação dos percursos de maquinagem do modelo conseguiu-se através de 5 estratégias. É possível observar o resultado, na figura A-27, em anexo.
Considerações
Tanto numa aplicação como noutra, não se verificaram adversidades durante a programação. Todavia, o tempo de operador necessário em FeatureCAM é inferior ao necessário em PowerMILL, o que advém essencialmente da criação manual de fronteiras usadas para limitar determinadas zonas às respetivas estratégias.
2.4.7.7 Modelo de Ensaio 6: Peça_2
O sexto modelo, Peça_2, é um ideal para testar o desempenho de ambas as aplicações na maquinagem a 5 eixos contínuos. Apresenta uma superfície semicircular, e texto sob a forma de um postiço como característica mais relevante.
FeatureCAM
Tratando-se de uma peça não-prismática, o FeatureRECOGNITION não conseguiu automatizar a programação. Seguiu-se a programação manual, que permitiu detetar uma série de
adversidades: algumas superfícies do modelo exibiam erros de leitura por parte do FeatureCAM; assim como durante a simulação foram detetas inúmeras invasões que consistem em mergulhos na superfície côncava do modelo, segundo o eixo Z, que não foram eliminadas apesar da alteração da altura Z – segurança. Para obter um resultado minimamente satisfatório, foi necessário reduzir o número de superfícies por operação e, consequentemente, aumentar o número de operações. Algumas superfícies precisaram de reorientação de maquinagem manual para não entrar em conflito com a cinemática da máquina. Todas estas adversidades contribuíram para um aumento significativo do tempo de programação. Todavia, o resultado obtido não pode ser considerado satisfatório, como se evidencia figura A-28, em anexo.
PowerMILL
A programação deste modelo em PowerMILL resume-se à utilização de 5 estratégias, com especial atenção para o acabamento, que requereu uma inclinação do eixo da ferramenta em direção a um determinado ponto no centro do modelo, para que esta estivesse sempre apontada para o modelo.
Considerações
Este modelo foi desenhado para efeito de um benchmark, pelo que embora apresente uma forma simples, demonstra uma programação mais complexa. A construção das suas superfícies não é a ideal, pelo que em FeatureCAM isso demonstrou ser uma dificuldade uma vez que determinadas superfícies requereram programação individual já que, quando agrupadas com as restantes não permitiam operações com uma maquinagem coerente e/ou com invasões – e por isso ineficaz. Em PowerMILL, a programação da peça foi bastante mais simples e a fraca construção das superfícies não constituiu qualquer obstáculo na programação. A facilidade de programação desta peça em PowerMILL corrobora que este está indicado para aplicação em peças não prismáticas e com características dignas de mais minuciosidade de programação. O resultado está demonstrado na figura-29, em anexo.
2.4.7.8 Modelo de Ensaio 7: Cinzeiro
O sétimo modelo testado denomina-se cinzeiro, e foi modelado em PowerSHAPE através de operações Booleanas com sólidos, de forma a criar um modelo obtido através de outros sólidos simples.
FeatureCAM
A programação da maquinagem do modelo foi bastante satisfatória em FeatureCAM, e foi conseguida através do FeatureRECOGNITION: as características da peça foram detetadas
todas as estratégias necessárias para maquinar o sólido, de acordo com o conjunto de ferramentas disponível. Tirando partido da função "Part Compare", comparou-se o sólido importado, original, com o resultado da simulação, conforme apresentado na figura A-30, em anexo. Como a representação do “Part Compare” está totalmente verde, significa que, de acordo com as tolerâncias visuais definidas, o resultado da simulação está coincidente com o sólido importado, isto é, conforme o pretendido.
PowerMILL
A programação da maquinagem do modelo em PowerMILL foi conseguida com 6 estratégias de maquinagem. Foram necessários realizar alguns ajustes e simulações até obter um resultado satisfatório.
Considerações
Em PowerMILL, a programação do modelo teve de ser sujeita a alguns ajustes de forma que a eficiência do percurso equivalesse ao programado em FeatureCAM, concretamente na etapa do re-desbaste, em que foi necessária a criação de duas fronteiras distintas e respetivos percursos de re-desbaste: um para a parte superior, com apenas duas passagens, e outro para o resto do modelo, com passo vertical ajustado para a estratégia consistir em 4 níveis. Isto permitiu uma redução considerável no tempo de maquinagem, mas em contrapartida aumentou significativamente o tempo de operador. Já em FeatureCAM, a programação foi bastante mais rápida devido à utilização da função FeatureRECOGNITION, com a obtenção de resultados satisfatórios. O resultado está ilustrado na figura A-31, em anexo.
2.4.7.9 Modelo de Ensaio 8: Caixa_Furos
O oitavo modelo testado, intitulado Caixa_Furos, foi modelado em PowerSHAPE, através de operações booleanas com sólidos simples, e apresenta características distintas: cavidades, furos, e chanfres.
FeatureCAM
Foi utilizado o FeatureRECOGNITION para o reconhecimento automático das características do modelo, pelo que a programação do modelo foi efetuada com recurso a 39 operações calculadas de forma extremamente rápida e com resultados satisfatórios, conforme se consegue verificar na A-32, em anexo, com a função “Part Compare” do FeatureCAM, após uma simulação 3D do processo de maquinagem.
PowerMILL
A programação em PowerMILL do modelo Caixa_Furos requereu a identificação dos furos como configuração da figura, e 10 estratégias de forma a conseguir obter um resultado satisfatório na simulação. Não se verificaram constrangimentos durante este processo. O resultado está apresentado na figura A-33, em anexo.
Considerações
O FeatureRECOGNITION conseguiu efetuar o reconhecimento das características do modelo com êxito e, por essa razão, o tempo de operador em FeatureCAM é bastante mais reduzido do que o verificado em PowerMILL. O tempo de operador verificado em PowerMILL advém, em menor peso, da criação de fronteiras e, em maior peso, da necessidade de criação de estratégias de furação para cada diâmetro e para cada chanfre.
2.4.8
Vantagens e Desvantagens
Em seguida estão sucintamente listadas, por aplicação, as respetivas vantagens e desvantagens que incluem áreas que não foram abordadas anteriormente, por motivos de tempo e espaço no que diz respeito ao presente relatório de estágio.
2.4.8.1 PowerMILL
Vantagens:
Alteração de parâmetros minuciosa bastante vasta com uma interface intuitiva; Editor de curvas extremamente versátil e eficaz;
Estratégias de 5-eixos especializada: o Wireframe Swarf(4);
o Projeção Superfície;
Por funcionar por projeções de padrões, modelos de superfícies ou sólidos tornam-se simples de programar, mas podem requerer alguma manipulação de fronteiras; Verificação do percurso para invasões e colisões sem ser necessária a simulação das
estratégias;
Posicionamento do cursor simples e eficaz;
A simulação é instantânea – qualquer edição de pormenores no percurso é efetuada sem o recálculo de toda a simulação.
Desvantagens:
Curva de aprendizagem íngreme a partir do nível “intermédio”;
Estratégias 2.5D de elaboração menos intuitiva e demorada do que em FeatureCAM; Programação de peças de geometria simples mais demorada do que em FeatureCAM; A simulação é instantânea – significa que alguns pormenores dos percursos podem ser
alterados após conversão em código NC pelo pós-processador.
2.4.8.2 FeatureCAM
Vantagens:
Gera um relatório de tempos (total e por Característica); Gera código NC imediatamente;
FeatureRECOGNITION facilita geometrias muito simples e prismáticas;
Simulação 3D e de Máquina com “câmara dinâmica” – possibilitando movimentação e por isso visualização tridimensional da maquinagem;
Função “Part Compare” – comparação do modelo pretendido com o estado final da simulação;
Cálculo automático de fronteiras;
Possibilidade de usar curvas criadas para servir de fronteiras;
Simulação “RapidCut” a 3 eixos para representação instantânea do estado final da maquinagem;
A simulação é feita com base no pós-processador: os percursos executados correspondem à realidade.
Desvantagens:
FeatureRECOGNITION extremamente ineficaz com todos os modelos não demonstrem uma geometria muito simples e prismática;
Interface desconfortável para alteração minuciosa de parâmetros;
Algumas sugestões/requisitos de ferramentas para percursos de FeatureRECOGNITION tornam-se obstáculos devido a valores de tolerância indevidos, como valores pré-definidos de origem nas opções;
Necessidade de indicação de superfícies de verificação de forma a evitar colisões e/ou invasões com a peça;
Sistema de posicionamento do cursor demasiado complexo - impreciso e ineficaz em algumas situações;
Modelos com muitas superfícies e que não demonstrem geometrias simples revelam, na maioria das situações, uma programação extremamente demorada;
Por vezes a simulação 3D é demasiado rápida, mesmo com o parâmetro de velocidade de simulação no mínimo – não existe uma velocidade moderada para observação mais cuidada da simulação;
Para tirar partido de uma programação fácil e expedita, é necessário ter os módulos complementares necessários para ter todas as opções que tornam o FeatureCAM uma aplicação de interface “amigável” para o utilizador.
O utilizador é obrigado recalcular toda a simulação sempre que executar alterações, uma vez que esta é executada com base no pós-processador: frustrante na alteração de pormenores em projetos com longas simulações.
2.4.9
Análise de Resultados
Enunciadas as principais funcionalidades de edição, é possível constatar que o PowerMILL aposta numa “especialização” na edição de curvas e percursos, pelo que dispõe de mais opções para esse efeito – corroborado por uma modesta parte das ferramentas de edição disponíveis remeterem para a necessidade de edição de curvas. Empiricamente é sentida maior facilidade na utilização eficaz destas opções, ainda que a maioria das operações relacionadas que requerem este tipo de edição demonstrem mais complexidade do que o normal. A existência de especialização é, muitas vezes, inversamente proporcional à variedade – pelo que se verifica que não existem ferramentas de edição de superfícies ou sólidos, o que significa que caso haja necessidade de utilização de superfícies auxiliares no cálculo de estratégias especializadas, estas deverão ser anteriormente modeladas numa aplicação CAD (e.g. PowerSHAPE, da DELCAM). Isto permite, no entanto, a elaboração de superfícies mais complexas e melhor adaptadas para um determinado modelo igualmente complexo.
Em FeatureCAM isto não se verifica – incluindo a especialização – há, de facto, uma superior variedade no que diz respeito ao tipo de entidades passíveis de edição: além de curvas, estão ao dispor edições de superfícies e, com o módulo correto, sólidos. Porém, empiricamente, é sentida menor facilidade na execução de algumas tarefas, em grande parte devido ao sistema de posicionamento do cursor, que, por deter necessariamente uma vasta quantidade de “modos” torna-se confuso e, em alguns casos, ineficaz – sendo necessário procurar outra solução. Abordando o tópico “não-especialização”, por estar incluída a capacidade de edição de diversas entidades diferentes, as ferramentas de edição são, naturalmente, menos complexas e, por isso, inclina automaticamente o FeatureCAM para modelos igualmente menos complexos com desenho e características mais facilmente atingíveis do que no caso anterior.
Adicionalmente, uma análise gráfica dos resultados dos modelos testados permite corroborar o tipo de trabalho mais adequado a cada aplicação. Nas figuras 2-3, e 2-4, encontram-se, respetivamente, os gráficos dos tempos de programação/operador e dos tempos de simulação. Em cada um está indicado, em percentagem, o tempo adicional que a aplicação mais demorada necessitou para a mesma tarefa ser concluída.
É possível inferir que o FeatureCAM exigiu mais tempo de programação nos modelos não-prismáticos – Powerdrill, Burntool, e Peça_2 – enquanto o PowerMILL mostrou-se mais demorado nos modelos prismáticos – Peça_1, cinzeiro, e Caixa_furos. O modelo Cone c/bolsas é uma exceção dos modelos prismáticos – o tempo de programação adicional é devido a um contratempo, referido durante a análise efetuada anteriormente, relativamente ao posicionamento do cursor – e é confirmada pelos 11% extra necessários em PowerMILL, durante a simulação.
Coloca-se então a questão: “qual a aplicação que prevalece na escolha?” A resposta revela-se com a colocação de mais quatro questões: “Que tipo de peça?” “Que tipo de máquina?” “Quanto gastar?” “Quem vai programar?” Só assim será possível despistar todas as condicionantes até se chegar à escolha ideal.
Vejamos então. Começando pelo tipo de peça: a questão da geometria prismática versus não-prismática foi abordada exaustivamente e conclui-se que o FeatureCAM está mais indicado para o primeiro tipo, e o PowerMILL para o segundo. Porém, caso a peça seja de revolução – e por isso destina-se a ser maquinada em torno ou torno/fresa – a escolha será obrigatoriamente FeatureCAM, uma vez que é a única aplicação que tem suporte para esse tipo de maquinagem. Aproveitando este último pormenor para discutir o tipo de máquina, verificou-se que ambas as aplicações atingem os objetivos pretendidos quer em 3 eixos ou 5 eixos – posicionais ou contínuos – com a particularidade de o PowerMILL ter ao dispor estratégias de 5 eixos contínuos especializadas que poderão responder melhor às
Figura 2—3: Gráfico representativo do tempo de maquinagem necessário, estimado pela simulação de cada aplicação CAM.
As últimas duas questões devem ser discutidas conjuntamente: num cenário em que a escolha da aplicação ainda não foi despistada pelas duas questões anteriores, o preço e o tipo de operador devem eliminar as restantes dúvidas.
O tipo de operador é um fator importante na escolha do pacote ideal para venda a um determinado cliente. Durante o estágio, em trabalho de campo, foi frequente o encontro de operadores que pouca ou nenhuma experiência com aplicações CAM possuíam, e sim diretamente com o controlador e código NC da máquina do seu posto. Tipicamente, o cliente procurará a solução mais barata – nem sempre a ideal – visando otimizar a programação/produção de componentes no seu negócio. Vamos analisar dois casos.
Primeiro caso:
O tipo de operador que utilizará a aplicação é um operador esporádico, isto é, a maior parte do tempo não será despendida na programação. O cliente decidiu optar pela solução mais barata da aplicação que escolheu. As adversidades que irá encontrar consistem na dificuldade que o operador vai demonstrar para se habituar à interface da aplicação CAM – sem experimentação da sua parte, dificilmente a formação chegará para assimilar os conhecimentos necessários para conseguir o desempenho pretendido pelo cliente. Se o cliente escolheu FeatureCAM esta questão agudiza-se, pelo que a opção mais básica (2.5D) não inclui FeatureRECOGNITION, nem simulação de máquina, tornando todo o processo menos gráfico e menos intuitivo. É aqui que o fator preço é determinante na satisfação a médio/longo prazo do cliente: justifica-se um investimento nos módulos 3D (com FeatureRECOGNITION); e de simulação de máquina, uma vez que posteriormente, na prática, verifica-se o retorno do investimento - tarefas executadas de forma mais expedita porque facilita a interação e aprendizagem dinâmica com o operador.
Ainda assim, neste caso, a diferença de preço será 7% mais pelo PowerMILL em relação ao pacote FeatureCAM, pelo que este último será a solução mais adequada.
Outra alternativa seria manter a opção básica 2.5D (sem FeatureRECOGNITION), mas incluir simulação de máquina, e modelação de sólidos, uma vez que facilita a edição de características simples – com atualização automática das alterações - em vez de condicionar o utilizador com a edição minuciosa de dimensões das características 2.5D.
Neste caso, a diferença de preço seria de 25% mais pelo PowerMILL em relação ao pacote FeatureCAM, pelo que, novamente, o último será a solução mais adequada.
Segundo caso:
O tipo de operador é um operador que despenderá mais tempo na aplicação CAM, de forma a otimizar a programação das peças de geometria mais complexa, e por isso destinadas a
